(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのスイッチング素子と１つのダイオードで構成されるアームを少なくとも２つ備え、一方の前記アームのスイッチング素子と他方の前記アームのスイッチング素子との間に負荷を接続するインバータ装置において、
前記スイッチング素子をゲート信号に基づいてスイッチングして交流電圧を出力する通電手段と、
前記ゲート信号を生成して前記スイッチング素子に出力するゲート信号生成手段と、
前記ダイオードの温度を検出または推定して出力する温度把握手段、または発熱量を検出または推定して出力する発熱量把握手段の少なくとも１つと、
スイッチングを行う前記スイッチング素子を、少なくとも前記ダイオードの前記温度把握手段の出力または前記発熱量把握手段の出力のいずれか１つに基づいて任意に選択するスイッチング素子選択信号を生成して出力するスイッチング素子選択手段と、
を備え、
前記ゲート信号生成手段は、前記スイッチング素子選択信号に基づいて前記ゲート信号を生成して出力することを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記スイッチング素子がオンしているときの前記スイッチング素子と前記ダイオードの少なくとも一方の損失を第１の損失として生成して出力し、前記スイッチング素子をスイッチングするときの損失を第２の損失として生成して出力する損失把握手段を備え、
前記スイッチング素子選択手段は、前記ダイオードの前記温度把握手段の出力または前記発熱量把握手段の出力の少なくともいずれか１つに基づくとともに、前記第１の損失と前記第２の損失に基づいて前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子選択手段は、２つの前記ダイオードのそれぞれの前記温度把握手段の出力の間、またはそれぞれの許容温度からそれぞれの前記温度把握手段の出力を減算して得られる２つの温度余裕量の間に所定の値を超える差がある場合に、
前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも小さい場合には、前記温度把握手段の出力の低い方、または前記温度余裕量の大きい方の前記ダイオードに対応する前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力し、
前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも大きい場合には、前記温度把握手段の出力の高い方、または前記温度余裕量の小さい方の前記ダイオードに対応する前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
前記スイッチング素子選択手段は、２つの前記スイッチング素子のそれぞれの前記温度把握手段の出力または前記温度余裕量の間、または２つの前記ダイオードのそれぞれの前記温度把握手段の出力または前記温度余裕量の間に所定の値を超える差がない場合には、任意の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする請求項３に記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記スイッチング素子選択手段は、２つの前記ダイオードのそれぞれの前記発熱量把握手段の出力の間、またはそれぞれの許容発熱量からそれぞれの前記発熱量把握手段の出力を減算して得られる２つの発熱余裕量の間に所定の値を超える差がある場合に、
前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも小さい場合には、前記発熱量把握手段の出力の小さい方、または前記発熱余裕量の大きい方の前記ダイオードに対応する前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力し、
前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも大きい場合には、前記発熱量把握手段の出力の大きい方、または前記発熱余裕量の小さい方の前記ダイオードに対応する前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項６】
前記スイッチング素子選択手段は、２つの前記ダイオードのそれぞれの前記発熱量把握手段の出力または前記発熱余裕量の間に所定の値を超える差がない場合には、任意の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする請求項５に記載のインバータ装置。
【請求項７】
前記温度把握手段は、前記ダイオードの前記温度に加えて前記スイッチング素子の前記温度を検出または推定して出力し、
前記スイッチング素子選択手段は、それぞれの前記アームの前記スイッチング素子と前記ダイオードの前記温度把握手段の出力、または前記スイッチング素子と前記ダイオードのそれぞれの許容温度からそれぞれの前記温度把握手段の出力を減算して得られる温度余裕量を重み付け平均してそれぞれの前記アームの平均温度または平均温度余裕量を算出し、２つの前記アームの前記平均温度または前記平均温度余裕量に所定の値を超える差がある場合に、
前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも小さい場合には、前記平均温度が低い方または前記平均温度余裕量の大きい方の前記アームのスイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力し、
前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも大きい場合には、前記平均温度が高い方または前記平均温度余裕量の小さい方の前記アームの前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項８】
前記発熱量把握手段は、前記ダイオードの前記発熱量に加えて前記スイッチング素子の前記発熱量を検出または推定して出力し、
前記スイッチング素子選択手段は、それぞれの前記アームの前記スイッチング素子と前記ダイオードの前記発熱量把握手段の出力、または前記スイッチング素子と前記ダイオードのそれぞれの許容発熱量からそれぞれの前記発熱量把握手段の出力を減算して得られる発熱余裕量を重み付け平均してそれぞれの前記アームの平均発熱量または平均発熱余裕量を算出し、２つの前記アームの前記平均発熱量または前記発熱余裕量に所定の値を超える差がある場合に、
前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも小さい場合には、前記平均発熱量の小さい方または前記平均発熱余裕量の大きい方の前記アームの前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力し、
前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも大きい場合には、前記平均発熱量の大きい方または前記平均発熱余裕量の小さい方の前記アームの前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項９】
前記スイッチング素子選択手段は、２つの前記アームの前記平均温度の間に所定の値を超える差がない場合には、任意の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする請求項７に記載のインバータ装置。
【請求項１０】
前記スイッチング素子選択手段は、２つの前記アームの前記平均発熱量の間に所定の値を超える差がない場合には、任意の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする請求項８に記載のインバータ装置。
【請求項１１】
前記スイッチング素子選択手段は、前記第１の損失と前記第２の損失とに所定の値を超える差がない場合には、任意の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする請求項２から１０の何れか一項に記載のインバータ装置。
【請求項１２】
前記スイッチング素子選択手段は、前記温度把握手段の出力、前記発熱量把握手段の出力、前記交流電圧の周波数、前記通電手段の通電する長さを表す通電長さ、前記スイッチング素子のスイッチング周波数の少なくともいずれか１つに基づいて、任意の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力するように切り替えることを特徴とする請求項２から１１の何れか一項に記載のインバータ装置。
【請求項１３】
前記スイッチング素子選択手段は、前記温度把握手段の出力、前記発熱量把握手段の出力、前記交流電圧の周波数、前記通電手段の通電する長さを表す通電長さ、前記スイッチング素子のスイッチング周波数の少なくともいずれか１つに基づいて、交互に前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力するように切り替えることを特徴とする請求項２から１１の何れか一項に記載のインバータ装置。
【請求項１４】
前記ゲート信号生成手段は、通電停止時には２つの前記スイッチング素子をともにオフすることを特徴とする請求項１から１３の何れか一項に記載のインバータ装置。
【請求項１５】
電流指令を生成する電流指令生成手段を備え、
前記ゲート信号生成手段は、前記通電手段に接続された前記負荷の電流を検出または推定し、前記負荷の電流を前記電流指令から減算して得られる電流偏差に基づいて前記ゲート信号を生成し、
前記電流偏差が負の値で、前記電流偏差の絶対値が所定の値を超えている場合には、２つの前記スイッチング素子をともにオフすることを特徴とする請求項１から１４の何れか一項に記載のインバータ装置。
【請求項１６】
２つの前記スイッチング素子をともにオフする場合に、ヒステリシス手段、タイマー手段の少なくともいずれか１つを備えることを特徴とする請求項１４または１５に記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インバータ装置に係り、特に１つのスイッチング素子と１つのダイオードで構成されるアームを少なくとも２つ備え、少なくとも２つのスイッチング素子の間に負荷を接続するように構成されたインバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動機を駆動するインバータ装置のうち、２つのスイッチング素子の間に負荷を接続する構成のインバータ装置がある。特に、スイッチとリラクタンスモータ（以下、ＳＲＭと称する）を駆動する場合、非対称Ｈブリッジ回路と呼ばれる回路を含む回路で構成されるインバータ装置を用いることが一般的である。この場合、このインバータ装置のスイッチング素子をオン・オフさせることにより、ＳＲＭを駆動する。
【０００３】
ＳＲＭの巻線電流を制御する技術として、例えば、特開２０１０−２０６８７２号公報（特許文献１）に開示された技術、あるいは特開２００８−１２５３２１号公報（特許文献２）に開示された技術がある。
【０００４】
特許文献１に開示された技術では、スイッチング素子のスイッチング方法として、ハードチョッピングとソフトチョッピングの２種類が用いられている。ハードチョッピングは、スイッチング制御時に両側のスイッチング素子をスイッチングするものである。また、ソフトチョッピングは、スイッチング制御時に片側のスイッチング素子のみスイッチングするものである。
【０００５】
ソフトチョッピングは、片側のスイッチング素子のみをスイッチングするので、両側のスイッチング素子をスイッチングするハードチョッピングに比べて全体のスイッチング損失を下げられるという効果が得られる。また、スイッチング周波数が一定のＰＷＭ制御に適用すると電流リップルが小さいという効果が得られ、電流ヒステリシス幅一定のヒステリシス制御に適用するとスイッチング周波数が下がり、さらにスイッチング損失を下げられるという効果が得られる。なお、スイッチングを行う１つのスイッチング素子は２つのうちいずれでもよい。
【０００６】
また、特許文献２に開示された技術は、Ｙ結線されたコイルを持つＳＲＭを制御するものである。２つのスイッチング素子のうち、一方のスイッチング素子をオン、もう一方のスイッチング素子をＰＷＭ制御によりスイッチングする（ソフトチョッピング）場合に、通電相を切り替えるごとにスイッチングするスイッチング素子を切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２０６８７２号公報
【特許文献２】特開２００８−１２５３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、スイッチング素子には、主としてスイッチング素子の許容スイッチング損失で制約される許容スイッチング周波数が存在するため、特許文献１に記載されているようなハードチョッピングやソフトチョッピングでは、１つのスイッチング素子の許容スイッチング周波数で全体のスイッチング周波数（出力電圧のスイッチング周波数）が制約されることになる。制約されたスイッチング周波数の値によっては、電流リップルが所望の値以下に抑えられなかったり、所望の電流応答性が得られないといったことが生じる。
【０００９】
また、スイッチング素子を固定的に選択してスイッチングを行うと、スイッチングを行っているスイッチング素子とそれに対応するダイオードのみ損失が増えて発熱量や温度が上昇し、これがインバータ装置や電動機の運転領域を制約することがある。
【００１０】
また、特許文献２については、スイッチングするスイッチング素子を分散させているために、ＰＷＭ制御を行うスイッチング素子に関しては電気角２周期分の時間、ＰＷＭ制御中に常時オンするスイッチング素子に関しては２相分の通電時間でみれば損失はバランスされているが、１相における１回分の通電でみれば、スイッチング素子を固定的に選択してスイッチングしているため、損失の偏りが生じる。
【００１１】
また、１相における１回分の通電においては、スイッチング素子を固定的に選択してスイッチングしていることから、特許文献１と同様、１つのスイッチング素子の許容スイッチング周波数で全体のスイッチング周波数（出力電圧のスイッチング周波数）が制約されることになる。さらに、各スイッチング素子や各ダイオードの特性、周囲温度などのばらつきによっては、単純に交互にスイッチング素子を選択するだけでは、あるスイッチング素子やダイオードのみ発熱量や温度が上昇し、インバータ装置や電動機の運転領域を制約することがある。
【００１２】
この発明の目的は、上記の課題に鑑み、スイッチングを行うスイッチング素子を任意に選択して、各々のスイッチング周波数の制約条件を守ったまま、全体のスイッチング周波数を引き上げることのできるインバータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するためにこの発明に係るインバータ装置は、１つのスイッチング素子と１つのダイオードで構成されるアームを少なくとも２つ備え、一方の前記アームのスイッチング素子と他方の前記アームのスイッチング素子との間に負荷を接続するインバータ装置において、
前記スイッチング素子をゲート信号に基づいてスイッチングして交流電圧を出力する通電手段と、前記ゲート信号を生成して前記スイッチング素子に出力するゲート信号生成手段と、前記ダイオードの温度を検出または推定して出力する温度把握手段、または発熱量を検出または推定して出力する発熱量把握手段の少なくとも１つと、スイッチングを行う前記スイッチング素子を、少なくとも前記ダイオードの前記温度把握手段の出力または前記発熱量把握手段の出力のいずれか１つに基づいてスイッチング素子選択信号を生成して出力するスイッチング素子選択手段と、を備え、前記ゲート信号生成手段は、前記スイッチング素子選択信号に基づいて前記ゲート信号を生成して出力するものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係るインバータ装置によれば、個々のスイッチング素子のスイッチング周波数の制約条件を守ったまま、全体のスイッチング周波数を引き上げることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１に係るインバータ装置の概略構成を負荷である３相電動機とともに示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るインバータ装置の１相分についての通電手段の概略構成を負荷である電動機の固定子巻線とともに示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るインバータ装置の通電手段のモードＭ１における動作を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るインバータ装置の通電手段のモードＭ２における動作を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るインバータ装置の通電手段のモードＭ３における動作を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るインバータ装置において、スイッチングするスイッチング素子を交互に選択する場合のゲート信号と出力電圧を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係るインバータ装置のスイッチング素子選択手段が温度余裕量、第１の損失及び第２の損失に基づいてスイッチング素子選択信号を生成する際のフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１に係るインバータ装置のモードＭ２におけるオンしている方のスイッチング素子間電圧Ｖとスイッチング素子電流Ｉを示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係るインバータ装置のモードＭ２におけるスイッチングしている方のスイッチング素子間電圧Ｖとスイッチング素子電流Ｉを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明に係るインバータ装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態により発明が限定されるものではなく、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変更、省略することが可能である。
【００１７】
実施の形態１．
図１〜図９は、この発明の実施の形態１に係るインバータ装置を説明する図である。図１は、インバータ装置の概略構成を負荷である３相電動機とともに示す図である。なお、以降では、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１８】
図１において、インバータ装置１は電動機２を制御する。電動機２は３相ＳＲＭであり、固定子２１、回転子２２、位置センサ２３を有している。位置センサ２３は回転子２２の位置情報を回転子位置信号として出力する。また、インバータ装置１は、温度把握手段１１と、電流指令生成手段１２と、スイッチング素子選択手段１３と、ゲート信号生成手段１４と、通電手段１５と、損失把握手段１６とを有している。
【００１９】
温度把握手段１１は、２つのダイオードまたは２つのスイッチング素子のそれぞれの温度を検出または推定して出力する。電流指令生成手段１２は、電動機２の固定子２１に流す電流を定める電流指令を生成して出力する。
【００２０】
スイッチング素子選択手段１３は、２つのスイッチング素子を交互に選択するようにスイッチング素子選択信号を生成して出力する。あるいは、温度把握手段１１の出力である２つのダイオードまたは２つのスイッチング素子のそれぞれの温度を、それぞれの許容温度から差し引くことで得られる温度余裕量、あるいは第１の損失及び第２の損失、または温度余裕量、第１の損失、第２の損失に基づいてスイッチングするスイッチング素子を選択するスイッチング素子選択信号を生成して出力する。なお、スイッチング素子選択手段１３の詳細な機能については後述する。
【００２１】
ゲート信号生成手段１４は、回転子位置信号、電流指令、電流及びスイッチング素子選択信号に基づいてゲート信号を生成する。具体的には、回転子位置信号に応じて各相に通電するか否かを定め、通電しない場合には２つのスイッチング素子をともにオフするようにゲート信号を生成し、通電する場合には電流指令と電流からＤｕｔｙ指令を生成して、ＰＷＭ制御とスイッチング素子選択信号によりゲート信号を生成して出力する。Ｄｕｔｙ指令は、ＰＩ制御によって求める。つまり、電流指令から電流を減算して得られる電流偏差に比例する項と電流偏差の積分値に比例する項の和としてＤｕｔｙ指令を求める。
【００２２】
なお、電流偏差が負の値で、電流偏差の絶対値が所定の値ε１を超える場合には、２つのスイッチング素子をともにオフする。これにより、電流値が指令値を大きく上回っている場合に、電流を速やかに指令値にまで追従させることができる。
【００２３】
また、２つのスイッチング素子をともにオフする場合に、ヒステリシス手段、タイマー手段の少なくともいずれか１つを備える。これにより、回転子位置信号にノイズがある場合に通電オン・オフが繰り返されて電動機２の運転が不安定になることを防ぐことができる。また、電流偏差の値が所定の値ε１の近傍で変動している場合に、通常のＰＷＭ制御の動作と２つのスイッチング素子をオフする動作が繰り返されて、電流リップルが増大することや、電動機２の運転が不安定になることを防ぐことができる。
【００２４】
通電手段１５は、ゲート信号に基づいて電動機２の固定子２１に通電する。通電手段１５の機能について図２を参照しながら説明する。
【００２５】
図２において、通電手段１５は、直流電圧源１５１、ダイオード１５２、スイッチング素子１５３、ダイオード１５４、スイッチング素子１５５を有し、電動機２の固定子巻線１５６が接続されている。なお、ダイオード１５２とスイッチング素子１５３で１つのアームを構成し、これを上アーム、ダイオード１５４とスイッチング素子１５５で１つのアームを構成し、これを下アームと呼ぶこととする。
【００２６】
次に、通電手段１５の動作について図３〜図５を用いて説明する。図３はスイッチング素子１５３、スイッチング素子１５５をともにオンにしたときの電流経路（電流が流れる経路）を示すものである。電流経路は実線、電流が流れない経路は破線で示している。このとき、電流はスイッチング素子１５３、固定子巻線１５６、スイッチング素子１５５を流れ、固定子巻線１５６には正電圧Ｅがかかる。この状態をモードＭ１とする。
【００２７】
モードＭ１からスイッチング素子１５３のみオフしたときの電流経路を図４に示す。電流経路は実線、電流が流れない経路は破線で示している。このとき、電流は固定子巻線１５６、スイッチング素子１５５、ダイオード１５４を流れ、固定子巻線１５６にかかる電圧は０であり、電流は減少していく。なお、スイッチング素子１５３の代わりにスイッチング素子１５５だけオフした場合、電流経路は異なるが（電流はスイッチング素子１５３、固定子巻線１５６、ダイオード１５２を流れる）、固定子巻線１５６にかかる電圧は同様に０であり、巻線電流は減少していく。このように、スイッチング素子１５３、スイッチング素子１５５のどちらか一方のみをオフしたこの状態をモードＭ２とする。
【００２８】
モードＭ１からスイッチング素子１５３、スイッチング素子１５５をともにオフしたときの電流経路を図５に示す。電流経路は実線、電流が流れない経路は破線で示している。このとき、電流はダイオード１５４、固定子巻線１５６、ダイオード１５２を流れ、固定子巻線には−Ｅの電圧がかかり、電流は減少していく。この状態をモードＭ３とする。
【００２９】
ＰＷＭ制御時には、モードＭ１とモードＭ２を繰り返し、通電区間が終了すると前述の通り上アーム、下アームをともにオフするため、モードＭ３に移行する。なお、モードＭ２とモードＭ３では電流が減少するが、モードＭ３では固定子巻線１５６に負電圧（−Ｅ）を印加しているため、モードＭ２に比べて電流の時間的減少率が大きい。また、電流の減少は０までであり、負電流が流れることはない。
【００３０】
図１に戻り、損失把握手段１６は、モードＭ１からモードＭ２に移行する場合における、オンしたままの方のスイッチング素子と、それに対応するダイオードのそれぞれの損失の和を第１の損失として生成して出力し、さらにモードＭ１からモードＭ２に移行する場合における、スイッチングする方のスイッチング素子とそれに対応するダイオードのそれぞれの損失の和を第２の損失として生成して出力する。第１の損失と第２の損失の求め方については後述する。
【００３１】
次に、スイッチング素子選択手段１３の詳細な機能について説明する。まず、２つのスイッチング素子を交互に選択する場合について図６を用いて説明する。図６は２つのスイッチング素子を交互に選択したときの、個々のスイッチング素子に入力されるゲート信号と出力電圧とを示す図である。交互に選択する場合、図６のように全体のスイッチング周波数（出力電圧のスイッチング周波数）を個々のスイッチング周波数（ゲート信号のスイッチング周波数）の２倍にすることができる。
【００３２】
続いて、温度余裕量、第１の損失及び第２の損失に基づいてスイッチング素子選択信号を生成する場合について図７を用いて説明する。図７はスイッチング素子選択手段１３の動作を示すフローチャートであり、温度余裕量、第１の損失及び第２の損失に基づくスイッチング素子選択信号の生成処理（ステップＳ１〜Ｓ９）を示している。
【００３３】
本実施の形態では、６つのスイッチング素子それぞれに対するゲート信号を生成するため、例えばスイッチング素子選択信号を６ビットとし、１つのスイッチング素子のスイッチングの有無を１ビットで表す（ある１つのスイッチング素子をスイッチングする場合は１、そうでない場合は０とする）ようにすればよい。
【００３４】
図７において、まずステップＳ１で、スイッチング素子選択手段１３は、第１の損失と第２の損失の大小を判定する。
【００３５】
ステップＳ１において、第１の損失Ｌ１と第２の損失Ｌ２との間で所定の値ε２（＞０）を超える差があり、第１の損失Ｌ１が第２の損失Ｌ２よりも小さい（即ち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップＳ２に、そうでない場合（即ち、ＮＯ）にはステップＳ５にそれぞれ進む。
【００３６】
ステップＳ２において、ダイオード１５２とダイオード１５４、あるいはスイッチング素子１５３とスイッチング素子１５５の温度余裕量を比較する。比較する２つの温度余裕量をＴ１、Ｔ２とし、これらの間に所定の値ε３を超える差があるかを判定する。所定の値ε３を超える差がある（即ち、ＹＥＳ）と判定されればステップＳ３に、そうでない場合（即ち、ＮＯ）にはステップＳ４にそれぞれ進む。
【００３７】
ステップＳ１で第１の損失Ｌ１が第２の損失Ｌ２よりも小さいと判定されたため、スイッチングを行った方が、スイッチング素子をオンし続けるよりも損失が大きい。従って、ステップＳ３では温度余裕量の大きいアームのスイッチング素子を選択するようにスイッチング素子選択信号を生成する。
【００３８】
ステップＳ４では、温度余裕量に所定の値ε３を超える差がないため、任意のスイッチング素子を選択する。ただ、第１の損失Ｌ１と第２の損失Ｌ２との間に所定の値ε２を超える差があるため、どちらか一方のスイッチング素子を選択し続けると、２つのスイッチング素子間の損失に偏りが生じるため、例えば交互にスイッチング素子を選択するようにスイッチング素子選択信号を生成する。
【００３９】
ステップＳ５において、第１の損失Ｌ１と第２の損失Ｌ２との間で所定の値ε２（＞０）を超える差があり、第１の損失Ｌ１が第２の損失Ｌ２よりも大きい（即ち、ＹＥＳ）と判定されれば、ステップＳ６に、そうでない場合（即ち、ＮＯ）にはステップＳ９にそれぞれ進む。
【００４０】
ステップＳ６において、ダイオード１５２とダイオード１５４、あるいはスイッチング素子１５３とスイッチング素子１５５の温度余裕量を比較する。比較する２つの温度余裕量をＴ１、Ｔ２とし、これらの間に所定の値ε３を超える差があるかを判定する。所定の値ε３を超える差がある（即ち、ＹＥＳ）と判定されればステップＳ７に、そうでない場合（即ち、ＮＯ）にはステップＳ８にそれぞれ進む。
【００４１】
ステップＳ５で第１の損失Ｌ１が第２の損失Ｌ２よりも大きいと判定されたため、スイッチングを行った方が、スイッチング素子をオンし続けるよりも損失が小さい。従って、ステップＳ７では温度余裕量の小さいアームのスイッチング素子を選択するようにスイッチング素子選択信号を生成する。
【００４２】
ステップＳ８では、温度余裕量に所定の値ε３を超える差がないため、任意のスイッチング素子を選択する。ただ、第１の損失Ｌ１と第２の損失Ｌ２との間に所定の値ε２を超える差があり、どちらか一方のスイッチング素子を選択し続けると、２つのスイッチング素子間の損失に偏りが生じるため、例えば交互にスイッチング素子を選択するようにスイッチング素子選択信号を生成する。
【００４３】
ステップＳ９では、ステップＳ５で第１の損失Ｌ１と第２の損失Ｌ２との間に所定の値ε２を超える差はないと判定されているため、任意のスイッチング素子を選択する。
【００４４】
温度余裕量、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に応じてスイッチング素子選択信号を生成するか、あるいは単に交互にスイッチング素子を選択するようにスイッチング素子選択信号を生成するかは、インバータ装置１や電動機２の運転状態によって切り替えることができる。
【００４５】
例えば、温度余裕量が比較的大きいときには単に交互にスイッチング素子を選択するようにし、温度余裕量がある所定の値以下になったときには、温度余裕量、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に応じてスイッチング素子選択信号を生成するようにすることができる。これにより、比較的温度余裕量が大きい場合には全体のスイッチング周波数を高くとることができる。
【００４６】
また、ＰＷＭ制御のキャリア周波数が一定の場合、全体のスイッチング周波数も一定となるが、電動機２が高回転する場合には、電気角１周期内のパルスが少なくなり、電動機２の制御特性が劣化する場合がある。このようなときには、ある交流電圧の周波数以上の場合にはスイッチング素子を交互に選択するようにした上でキャリア周波数を２倍にすることにより、全体のスイッチング周波数を２倍に引き上げて制御特性の劣化を抑制することができる。交流電圧の周波数は、電動機２の回転速度から極数を考慮して求めることができる。例えば、電動機２が回転子１２極のＳＲＭである場合には、交流電圧の周波数は電動機２の回転速度の１２倍として求めることができる。
【００４７】
また、電動機２は３相ＳＲＭであるため、電気角１周期中に１相ずつ通電する相を切り替える。その際、１相あたりの通電長さ（通電時間）によって１相あたりの通電時間内のパルスの数が変わるため、通電長さがある値以下の場合には、スイッチング素子を交互に選択するようにした上でキャリア周波数を２倍にすることにより、全体のスイッチング周波数を２倍に引き上げて制御特性の劣化を抑制することができる。
【００４８】
また、本実施の形態ではキャリア周波数一定のＰＷＭ制御を用いているが、ヒステリシス制御で電流を制御する場合、電流の挙動によってはスイッチング周波数が高くなり、スイッチング素子の許容スイッチング周波数を超えてしまうことがある。このような場合には、スイッチング周波数を監視し、所定のスイッチング周波数以上に達した場合には、スイッチングするスイッチング素子を交互に選択するようにして、個々のスイッチング素子のスイッチング周波数を半分にする。これにより、全体のスイッチング周波数を下げることなく、スイッチング素子の許容スイッチング周波数に対する余裕量を確保することができる。
【００４９】
また、ＰＷＭのキャリア周波数と電気角周波数の比が一定となる同期ＰＷＭ制御で電流を制御する場合も、電動機２が高回転することによってキャリア周波数が高くなり、スイッチング素子の許容スイッチング周波数を超えてしまうことがある。このような場合にも、スイッチングするスイッチング素子を交互に選択するようにして、全体のスイッチング周波数を下げることなく、スイッチング素子の許容スイッチング周波数に対する余裕量を確保することができる。
【００５０】
次に、第１の損失Ｌ１の求め方について図８を用いて説明する。図８（ａ）、（ｂ）は、モードＭ２時において、オンしている方のスイッチング素子間電圧Ｖとスイッチング素子電流Ｉを示すものである。
【００５１】
モードＭ１からモードＭ２へ移行したとき、例えばスイッチング素子をともにオンしていた状態からスイッチング素子１５３のみオフしたとき、スイッチング素子１５５の部分の電圧降下は理想的には０であるが、実際は０にならない。このとき、スイッチング素子間電圧Ｖとスイッチング素子電流Ｉの積は０にはならず、これの時間平均がスイッチング素子の損失となる。
【００５２】
対応するダイオード１５４についても同様にダイオード間電圧とダイオード電流の積の時間平均により、ダイオードの損失を求めることができる。こうして得られたスイッチング素子の損失とダイオードの損失の和を第１の損失Ｌ１とする。
【００５３】
続いて第２の損失Ｌ２の求め方について図９を用いて説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、モードＭ１とモードＭ２を繰り返しているときの、スイッチングしている方のスイッチング素子間電圧Ｖとスイッチング素子電流Ｉを示すものである。
【００５４】
モードＭ１からモードＭ２へ移行したとき、例えばスイッチング素子をともにオンしていた状態からスイッチング素子１５５のみオフしたとき、スイッチング素子間電圧Ｖは立ち上がって、スイッチング素子電流Ｉは立ち下がる。また、スイッチング素子１５５のみオフの状態からスイッチング素子１５５をオンしたとき、スイッチング素子間電圧Ｖは立ち下がって、スイッチング素子電流Ｉは立ち上がる。それぞれの立ち上がり及び立ち下がりは、図９のようにある傾きをもって行われるため、この間のスイッチング素子間電圧Ｖとスイッチング素子電流Ｉの積は０にならない。これの時間平均がスイッチング素子の損失となる。
【００５５】
対応するダイオード１５４は、モードの移行によらずオフのままである。したがって、第２の損失としては上述のスイッチング素子の損失そのものとなる。
【００５６】
以上、第１の損失Ｌ１と第２の損失Ｌ２の求め方について説明したが、第１の損失Ｌ１と第２の損失Ｌ２は必ずしもリアルタイムで算出する必要はなく、あらかじめ電流などの動作条件に応じて算出しておいた値をルックアップテーブルに入れて参照してもよい。
【００５７】
また、第１の損失Ｌ１と第２の損失Ｌ２や、２つのアーム間の温度余裕量についてはその大小関係がわかっていれば、スイッチング素子選択信号は生成できるため、第１の損失Ｌ１と第２の損失Ｌ２、２つのアーム間の温度余裕量についての大小関係の情報のみをルックアップテーブルに入れて参照してもよい。例えば、第１の損失Ｌ１と第２の損失Ｌ２の大小関係は、３パターンあるので、これを値０、１、２に割り当てる。２つのアーム間の温度余裕量の大小関係についても３パターンあるため、同様に値０、１、２に割り当てる。
【００５８】
以上のように、実施の形態１に係るインバータ装置によれば、スイッチングするスイッチング素子を交互に選択することにより、個々のスイッチング素子の許容スイッチング周波数の制約条件を守ったまま、全体のスイッチング周波数を引き上げることができ、電流リップル量の低減、電流制御系の電流制御応答性の向上が実現できる。
【００５９】
また、スイッチング素子やダイオードの温度、発熱量を考慮してスイッチングするスイッチング素子を選択することにより、スイッチング素子やダイオードの損失を適切に分配することができる。このため、一方のアームのスイッチング素子とダイオードの損失が増大し、許容損失にまで達して運転領域が狭められるのを防ぐことができる。
【００６０】
また、スイッチング素子選択手段１３は、温度余裕量、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に基づく代わりに、温度、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に基づいてスイッチング素子選択信号を生成して出力する。この場合、図７のステップＳ２、ステップＳ６で温度余裕量を比較する代わりに、温度を比較する。また、ステップＳ３では温度の低い方、ステップＳ７では温度の高い方のスイッチング素子を選択するようにスイッチング素子選択信号を生成して出力する。
【００６１】
また、スイッチング素子選択手段１３は、温度余裕量、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に基づく代わりに、平均温度、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に基づいてスイッチング素子選択信号を生成して出力する。平均温度は、１つのアームにおけるスイッチング素子の温度とダイオードの温度を重み付け平均して生成する。重み付け平均の各係数は、例えば各々の許容温度に応じて設定するようにする。この場合、図７のステップＳ２、ステップＳ６で温度余裕量を比較する代わりに、平均温度を比較する。また、ステップＳ３では平均温度の低い方、ステップＳ７では平均温度の高い方のスイッチング素子を選択するようにスイッチング素子選択信号を生成して出力する。
前記重み付け平均とは、例えばスイッチング素子の温度が５０℃、ダイオードの温度が６０℃である場合、この５０℃という値と６０℃という２つの値を重み付け平均するという意味で、単なる外乱除去用のフィルタリングとは異なるものである。前記例ではそれぞれの重み係数が等しい場合、平均温度は５５℃（＝（６０℃＋５０℃／２））になる。このようにして平均温度（ダイオードの温度とスイッチング素子の温度の重み付け平均）を算出して、これを考慮することにより、スイッチング素子、ダイオードの両方の温度を考慮することができる。なお、後述する温度余裕量、発熱量、発熱余裕量の場合も同様である。
【００６２】
また、スイッチング素子選択手段１３は、温度余裕量、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に基づく代わりに、平均温度余裕量、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に基づいてスイッチング素子選択信号を生成して出力する。平均温度余裕量は、１つのアームにおけるスイッチング素子の温度余裕量とダイオードの温度余裕量を重み付け平均して生成する。重み付け平均の各係数は、例えば各々の許容温度に応じて設定するようにする。この場合、図７のステップＳ２、ステップＳ６で温度余裕量を比較する代わりに、平均温度余裕量を比較する。また、ステップＳ３では平均温度余裕量の大きい方、ステップＳ７では平均温度余裕量の小さい方のスイッチング素子を選択するようにスイッチング素子選択信号を生成して出力する。
【００６３】
また、インバータ装置１は温度把握手段１１に代えて、発熱量把握手段１７を有し、発熱量把握手段１７は、スイッチング素子またはダイオードの少なくともいずれか一方の発熱量を生成して出力し、スイッチング素子選択手段１３は温度余裕量、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に基づく代わりに、発熱量、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に基づいてスイッチング素子選択信号を生成して出力する。この場合、図７のステップＳ２、ステップＳ６で温度余裕量を比較する代わりに、発熱量を比較する。また、ステップＳ３では発熱量の小さい方、ステップＳ７では発熱量の大きい方のスイッチング素子を選択するようにスイッチング素子選択信号を生成して出力する。
【００６４】
また、インバータ装置１は温度把握手段１１に代えて、発熱量把握手段１７を有し、発熱量把握手段１７は、スイッチング素子またはダイオードの少なくともいずれか一方の発熱量を生成して出力し、スイッチング素子選択手段１３は温度余裕量、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に基づく代わりに、発熱余裕量、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に基づいてスイッチング素子選択信号を生成して出力する。発熱余裕量は、２つのダイオードまたは２つのスイッチング素子のそれぞれの発熱量を、それぞれの許容発熱量から差し引くことで生成する。この場合、図７のステップＳ２、ステップＳ６で温度余裕量を比較する代わりに、発熱余裕量を比較する。また、ステップＳ３では発熱余裕量の大きい方、ステップＳ７では発熱余裕量の小さい方のスイッチング素子を選択するようにスイッチング素子選択信号を生成して出力する。
【００６５】
また、インバータ装置１は温度把握手段１１に代えて、発熱量把握手段１７を有し、発熱量把握手段１７は、スイッチング素子またはダイオードの少なくともいずれか一方の発熱量を生成して出力し、スイッチング素子選択手段１３は温度余裕量、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に基づく代わりに、平均発熱量、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に基づいてスイッチング素子選択信号を生成して出力する。平均発熱量は、１つのアームにおけるスイッチング素子の発熱量とダイオードの発熱量を重み付け平均して生成する。重み付け平均の各係数は、例えば各々の許容発熱量に応じて設定するようにする。この場合、図７のステップＳ２、ステップＳ６で温度余裕量を比較する代わりに、平均発熱量を比較する。また、ステップＳ３では平均発熱量の小さい方、ステップＳ７では平均発熱量の大きい方のスイッチング素子を選択するようにスイッチング素子選択信号を生成して出力する。
【００６６】
また、インバータ装置１は温度把握手段１１に代えて、発熱量把握手段１７を有し、発熱量把握手段１７は、スイッチング素子またはダイオードの少なくともいずれか一方の発熱量を生成して出力し、スイッチング素子選択手段１３は温度余裕量、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に基づく代わりに、平均発熱余裕量、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に基づいてスイッチング素子選択信号を生成して出力する。平均発熱余裕量は、１つのアームにおけるスイッチング素子の発熱余裕量とダイオードの発熱余裕量を重み付け平均して生成する。重み付け平均の各係数は、例えば各々の許容発熱量に応じて設定するようにする。この場合、図７のステップＳ２、ステップＳ６で温度余裕量を比較する代わりに、平均発熱余裕量を比較する。また、ステップＳ３では平均発熱余裕量の大きい方、ステップＳ７では平均発熱余裕量の小さい方のスイッチング素子を選択するようにスイッチング素子選択信号を生成して出力する。
【００６７】
また、本実施の形態では、第１の損失Ｌ１及び第２の損失Ｌ２に応じてスイッチング素子選択信号を生成するか、単に交互にスイッチング素子を選択するようにスイッチング素子選択信号を生成するかを切り替える条件としては、以上の説明に挙げた、温度余裕量、交流電圧の周波数、通電長さ、スイッチング素子のスイッチング周波数に加えて、温度把握手段の出力、平均温度、平均温度余裕量、発熱量把握手段の出力、発熱余裕量、平均発熱量、平均発熱余裕量も用いることができる。
【００６８】
また、本実施の形態では、ゲート信号はＰＷＭ制御に基づいて生成したが、この発明はこれに限定されない。例えば、電流ヒステリシス幅一定のヒステリシス制御の場合にも適用できる。ヒステリシス制御の場合、交互にスイッチングするスイッチング素子を選択すると、個々のスイッチング素子のスイッチング周波数が下がり、個々のスイッチング素子のスイッチング損失を下げられるという効果が得られる。
【００６９】
また、本実施の形態では、インバータ装置１が非対称Ｈブリッジ回路で構成される場合を示したが、この発明はこれに限定されない。Ｙ結線された固定子巻線のＳＲＭを制御できるような構成であってもよい。
【００７０】
また、本実施の形態では、電動機２が３相ＳＲＭである場合を示したが、他の種類の電動機であってもよい。また、固定子巻線１５６は各相独立していたが、Ｙ結線されているものであってもよい。
【００７１】
また、本実施の形態では、電動機２が位置センサ２３を備え、回転子位置信号を用いて電動機２を制御する位置センサ制御を行っていたが、位置センサ２３を備えず回転子位置信号なしに電動機２を駆動する位置センサレス制御であってもよい。
【００７２】
また、本実施の形態では、Ｄｕｔｙ指令をＰＩ制御に基づいて生成していたが、Ｄｕｔｙ指令の生成方法はこれに限定されない。Ｐ制御、Ｉ制御に基づいて生成してもよい。また、電動機２の電流をフィードバックせずに、電流指令からルックアップテーブル等によりＤｕｔｙ指令を生成しても良い。
【００７３】
また、本実施の形態では、第１の損失Ｌ１、第２の損失Ｌ２を求めるにあたって、スイッチング素子またはダイオードのリーク電流を考慮していなかったが、リーク電流も加味して求めてもよい。
【００７４】
以上、この発明に係るインバータ装置を具体化した実施の形態について詳細に説明したが、この発明に係るインバータ装置は以下の特徴を備えるものである。
（１）この発明に係るインバータ装置は、１つのスイッチング素子と１つのダイオードで構成されるアームを少なくとも２つ備え、一方の前記アームのスイッチング素子と他方の前記アームのスイッチング素子との間に負荷を接続するインバータ装置において、前記スイッチング素子をゲート信号に基づいてスイッチングして交流電圧を出力する通電手段と、前記ゲート信号を生成して前記スイッチング素子に出力するゲート信号生成手段と、スイッチングを行う前記スイッチング素子を任意に選択するスイッチング素子選択信号を生成して出力するスイッチング素子選択手段と、を備え、前記ゲート信号生成手段は、前記スイッチング素子選択信号に基づくと共に、スイッチングする前記スイッチング素子が交互に選択されるときには、前記交流電圧のスイッチング周波数、あるいは前記交流電圧の前記スイッチング周波数の最大値が、前記スイッチング素子の最大許容スイッチング周波数の値を超えるように前記ゲート信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、個々のスイッチング素子のスイッチング周波数の制約条件を守ったまま、全体のスイッチング周波数を引き上げることが可能である。
【００７５】
（２）前記スイッチング素子選択手段は、通電中に前記スイッチング素子を任意の回数ずつ選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、個々のスイッチング素子のスイッチング周波数の制約条件を守ったまま、全体のスイッチング周波数を引き上げることが可能である。
【００７６】
（３）前記スイッチング素子選択手段は、通電中に前記スイッチング素子を交互に選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、個々のスイッチング素子のスイッチング周波数の制約条件を守ったまま、全体のスイッチング周波数を引き上げることが可能である。
【００７７】
（４）前記スイッチング素子または前記ダイオードの少なくとも一方の温度を検出あるいは推定して出力する温度把握手段、または発熱量を検出あるいは推定して出力する発熱量把握手段の少なくとも何れか１つを備え、前記スイッチング素子選択手段は、前記スイッチング素子または前記ダイオードの少なくとも一方の、前記温度把握手段の出力または前記発熱量把握手段の出力の少なくとも何れか１つに基づいて前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、スイッチング素子とダイオードの発熱量と温度の許容範囲内でインバータ装置や負荷である電動機の運転領域を拡大することができる。
【００７８】
（５）前記スイッチング素子がオンしているときの前記スイッチング素子と前記ダイオードの少なくとも一方の損失を第１の損失として生成して出力し、前記スイッチング素子をスイッチングするときの損失を第２の損失として生成して出力する損失把握手段を備え、前記スイッチング素子選択手段は、前記スイッチング素子または前記ダイオードの少なくとも一方の、前記温度把握手段の出力または前記発熱量把握手段の出力の少なくとも何れか１つに基づくとともに、前記第１の損失と前記第２の損失に基づいて前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、スイッチング素子とダイオードの発熱量と温度の許容範囲内でインバータ装置や負荷である電動機の運転領域を拡大することができる。
【００７９】
（６）前記スイッチング素子選択手段は、２つの前記スイッチング素子のそれぞれの前記温度把握手段の出力の間、またはそれぞれの許容温度からそれぞれの前記温度把握手段の出力を減算して得られる２つの温度余裕量の間に所定の値を超える差がある場合に、前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも小さい場合には、前記温度把握手段の出力の低い方、または前記温度余裕量の大きい方の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力し、前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも大きい場合には、前記温度把握手段の出力の高い方、または前記温度余裕量の小さい方の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、スイッチング素子とダイオードの発熱量と温度の許容範囲内でインバータ装置や負荷である電動機の運転領域を拡大することができる。
【００８０】
（７）前記スイッチング素子選択手段は、２つの前記ダイオードのそれぞれの前記温度把握手段の出力の間、または前記温度余裕量の間に所定の値を超える差がある場合に、前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも小さい場合には、前記温度把握手段の出力の低い方、または前記温度余裕量の大きい方の前記ダイオードに対応する前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力し、前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも大きい場合には、前記温度把握手段の出力の高い方、または前記温度余裕量の小さい方の前記ダイオードに対応する前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、スイッチング素子とダイオードの発熱量と温度の許容範囲内でインバータ装置や負荷である電動機の運転領域を拡大することができる。
【００８１】
（８）前記スイッチング素子選択手段は、２つの前記スイッチング素子のそれぞれの前記温度把握手段の出力または前記温度余裕量の間、または２つの前記ダイオードのそれぞれの前記温度把握手段の出力または前記温度余裕量の間に所定の値を超える差がない場合には、任意の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、個々のスイッチング素子のスイッチング周波数の制約条件を守ったまま、全体のスイッチング周波数を引き上げることが可能である。また、スイッチング素子とダイオードの発熱量と温度の許容範囲内でインバータ装置や負荷である電動機の運転領域を拡大することができる。
【００８２】
（９）前記スイッチング素子選択手段は、２つの前記スイッチング素子のそれぞれの前記発熱量把握手段の出力の間、またはそれぞれの許容発熱量からそれぞれの前記発熱量把握手段の出力を減算して得られる２つの発熱余裕量の間に所定の値を超える差がある場合に、前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも小さい場合には、前記発熱量把握手段の出力の小さい方、または前記発熱余裕量の大きい方の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力し、前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも大きい場合には、前記発熱量把握手段の出力の大きい方、または前記発熱余裕量の小さい方の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、スイッチング素子とダイオードの発熱量と温度の許容範囲内でインバータ装置や負荷である電動機の運転領域を拡大することができる。
【００８３】
（１０）前記スイッチング素子選択手段は、２つの前記ダイオードのそれぞれの前記発熱量把握手段の出力または前記発熱余裕量の間に所定の値を超える差がある場合に、前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも小さい場合には、前記発熱量把握手段の出力の小さい方、または前記発熱余裕量の大きい方の前記ダイオードに対応する前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力し、前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも大きい場合には、前記発熱量把握手段の出力の大きい方、または前記発熱余裕量の小さい方の前記ダイオードに対応する前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、スイッチング素子とダイオードの発熱量と温度の許容範囲内でインバータ装置や負荷である電動機の運転領域を拡大することができる。
【００８４】
（１１）前記スイッチング素子選択手段は、２つの前記スイッチング素子のそれぞれの前記発熱量把握手段の出力または前記発熱余裕量の間、または２つの前記ダイオードのそれぞれの前記発熱量把握手段の出力または前記発熱余裕量の間に所定の値を超える差がない場合には、任意の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、個々のスイッチング素子のスイッチング周波数の制約条件を守ったまま、全体のスイッチング周波数を引き上げることが可能である。また、スイッチング素子とダイオードの発熱量と温度の許容範囲内でインバータ装置や負荷である電動機の運転領域を拡大することができる。
【００８５】
（１２）前記スイッチング素子選択手段は、それぞれの前記アームの前記スイッチング素子と前記ダイオードの前記温度把握手段の出力を重み付け平均して算出される、それぞれの前記アームの平均温度、またはそれぞれの前記アームの前記スイッチング素子と前記ダイオードの前記温度余裕量を重み付け平均して算出される、それぞれの前記アームの平均温度余裕量に所定の値を超える差がある場合に、前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも小さい場合には、前記平均温度が低い方または前記平均温度余裕量の大きい方の前記アームのスイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力し、前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも大きい場合には、前記平均温度が高い方または前記平均温度余裕量の小さい方の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、スイッチング素子とダイオードの発熱量と温度の許容範囲内でインバータ装置や負荷である電動機の運転領域を拡大することができる。
【００８６】
（１３）前記スイッチング素子選択手段は、それぞれの前記アームの前記スイッチング素子と前記ダイオードの前記発熱量把握手段の出力を重み付け平均して算出される、それぞれの前記アームの平均発熱量、またはそれぞれの前記アームの前記スイッチング素子と前記ダイオードの前記発熱余裕量を重み付け平均して算出される、それぞれの前記アームの平均発熱余裕量に所定の値を超える差がある場合に、前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも小さい場合には、前記平均発熱量の小さい方または前記平均発熱余裕量の大きい方の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力し、前記第１の損失と前記第２の損失との間に所定の値を超える差があり、前記第１の損失が前記第２の損失よりも大きい場合には、前記平均発熱量の大きい方または前記平均発熱余裕量の小さい方の前記アームの前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、スイッチング素子とダイオードの発熱量と温度の許容範囲内でインバータ装置や負荷である電動機の運転領域を拡大することができる。
【００８７】
（１４）前記スイッチング素子選択手段は、２つの前記アームの前記平均温度または前記平均発熱量の間に所定の値を超える差がない場合には、任意の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、個々のスイッチング素子のスイッチング周波数の制約条件を守ったまま、全体のスイッチング周波数を引き上げることが可能である。また、スイッチング素子とダイオードの発熱量と温度の許容範囲内でインバータ装置や負荷である電動機の運転領域を拡大することができる。
【００８８】
（１５）前記スイッチング素子選択手段は、前記第１の損失と前記第２の損失とに所定の値を超える差がない場合には、任意の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力することを特徴とする。
この構成によれば、個々のスイッチング素子のスイッチング周波数の制約条件を守ったまま、全体のスイッチング周波数を引き上げることが可能である。また、スイッチング素子とダイオードの発熱量と温度の許容範囲内でインバータ装置や負荷である電動機の運転領域を拡大することができる。
【００８９】
（１６）前記スイッチング素子選択手段は、前記温度把握手段の出力、前記温度余裕量、前記平均温度、前記平均温度余裕量、前記発熱量把握手段の出力、前記発熱余裕量、前記平均発熱量、前記平均発熱余裕量、前記交流電圧の周波数、前記通電手段の通電する長さを表す通電長さ、前記スイッチング素子のスイッチング周波数の少なくとも何れか１つに基づいて、任意の前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力するように切り替えることを特徴とする。
この構成によれば、個々のスイッチング素子のスイッチング周波数の制約条件を守ったまま、全体のスイッチング周波数を引き上げることが可能である。また、スイッチング素子とダイオードの発熱量と温度の許容範囲内でインバータ装置や負荷である電動機の運転領域を拡大することができる。
【００９０】
（１７）前記スイッチング素子選択手段は、前記温度把握手段の出力、前記温度余裕量、前記平均温度、前記平均温度余裕量、前記発熱量把握手段の出力、前記発熱余裕量、前記平均発熱量、前記平均発熱余裕量、前記交流電圧の周波数、前記通電長さ、前記スイッチング素子の前記スイッチング周波数の少なくとも何れか１つに基づいて、交互に前記スイッチング素子を選択するように前記スイッチング素子選択信号を生成して出力するように切り替えることを特徴とする。
この構成によれば、個々のスイッチング素子のスイッチング周波数の制約条件を守ったまま、全体のスイッチング周波数を引き上げることが可能である。また、スイッチング素子とダイオードの発熱量と温度の許容範囲内でインバータ装置や負荷である電動機の運転領域を拡大することができる。
【００９１】
（１８）前記ゲート信号生成手段は、通電停止時には２つの前記スイッチング素子をともにオフすることを特徴とする。
この構成によれば、通電停止時に速やかに電流を０にすることができる。
【００９２】
（１９）電流指令を生成する電流指令生成手段を備え、前記ゲート信号生成手段は、前記通電手段に接続された前記負荷の電流を検出または推定し、前記負荷の電流を前記電流指令から減算して得られる電流偏差に基づいて前記ゲート信号を生成し、前記電流偏差が負の値で、前記電流偏差の絶対値が所定の値を超えている場合には、２つの前記スイッチング素子をともにオフすることを特徴とする。
この構成によれば、電流値が指令値を大きく上回っている場合に、電流を速やかに指令値にまで追従させることができる。
【００９３】
（２０）２つの前記スイッチング素子をともにオフする場合に、ヒステリシス手段、タイマー手段の少なくとも何れか１つを備えることを特徴とする。
この構成によれば、負荷である電動機の回転子位置信号にノイズがある場合に通電オン・オフが繰り返されて、電動機の運転が不安定になることを防ぐことができる。また、電流偏差の値が所定の値の近傍で変動している場合に、通常のＰＷＭ制御の動作と２つのスイッチング素子をオフする動作が繰り返されて、電流リップルが増大することや、電動機の運転が不安定になることを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００９４】
１  インバータ装置                      ２  電動機
１１  温度把握手段                      １２  電流指令生成手段
１３  スイッチング素子選択手段          １４  ゲート信号生成手段
１５  通電手段                          １６  損失把握手段
１７  発熱量把握手段                    ２１  固定子
２２  回転子                            ２３  位置センサ
１５１  直流電圧源                      １５２  ダイオード
１５３  スイッチング素子                １５４  ダイオード
１５５  スイッチング素子                １５６  固定子巻線
【図１】
0005653377.tif 000002
【図２】
0005653377.tif 000003
【図３】
0005653377.tif 000004
【図４】
0005653377.tif 000005
【図５】
0005653377.tif 000006
【図６】
0005653377.tif 000007
【図７】
0005653377.tif 000008
【図８】
0005653377.tif 000009
【図９】
0005653377.tif 000010